Àü±âÀå


½Ö±ØÀÚ¿¡ ÀÇÇÑ Àü±âÀå

ÀÚ¿¬À» ±¸¼ºÇÏ´Â ±âº»ÀÔÀÚµéÀº Áß¼ºÀ̰ųª ±âº»ÀüÇÏ·®ÀÇ ÀüÇϸ¦ °¡Áö°í ÀÖ´Ù. ±×·¯³ª ¾çÀÇ ±âº»ÀüÇϸ¦ °¡Áø ÀÔÀÚ¿Í À½ÀÇ ±âº»ÀüÇϸ¦ °¡Áø ÀÔÀÚµéÀÇ ¼ö°¡ Á¤È®ÇÏ°Ô ÀÏÄ¡Çϱ⠶§¹®¿¡ Å« ±Ô¸ð·Î º¸¸é Áß¼ºÀ» ¶ì°Ô µÇ´Â °æ¿ì°¡ ´ëºÎºÐÀÌ´Ù.

graphic

Àü±â½Ö±ØÀÚ_Àü±â½Ö±ØÀÚ´Â °°Àº Å©±âÀÇ + ÀüÇÏ¿Í - ÀüÇÏ°¡ À§Ä¡¸¦ ´Þ¸®ÇÏ°í ÀÖ´Â °ÍÀÌ´Ù.

¹°Áú°è´Â ÀüüÀûÀ¸·Î º¸¸é Áß¼ºÀÌÁö¸¸ ¾ç°ú À½ÀÇ ÀüÇÏÀÇ À§Ä¡°¡ ¾à°£ ¾î±ß³ª ÀÖÀ¸¹Ç·Î ÀÌ È¿°ú°¡ ÁÖº¯¿¡ Àü±âÀåÀ» Çü¼º½ÃÅ°´Â ±Ù¿øÀÌ µÇ´Â °æ¿ì°¡ ¸¹´Ù. ÀÌÀÇ °¡Àå ´Ü¼øÇÑ ÇüÅ·μ­ ºÎÈ£°¡ ¹Ý´ëÀÌ°í Å©±â°¡ $q$·Î °°Àº µÎ ÀüÇÏ°¡ °Å¸® $d$ ¶³¾îÁ® ÀÖ´Â °æ¿ì¸¦ »ý°¢ÇÏÀÚ. ÀÌÀ» Àü±â½Ö±ØÀÚ¶ó ºÎ¸¥´Ù. Àü±â½Ö±ØÀÚ´Â ÀüüÀûÀ¸·Î Áß¼ºÀ» ¶ì°í ÀÖÁö¸¸ °¢ ÀüÇÏÀÇ À§Ä¡°¡ Èð¾îÁ® ÀÖ´Â ¿øÀÚ³ª ºÐÀÚ¿¡¼­ ³ªÅ¸³¯ ¼ö ÀÖ¾î ¹°ÁúÀÇ Àü±âÀûÀÎ ¼ºÁúÀ» °áÁ¤ÇÏ´Â Áß¿äÇÑ °³³äÀÌ µÈ´Ù. ÀÌ Àü±â½Ö±ØÀÚÀÇ Á¤µµ¸¦ ´ÙÀ½ÀÇ Àü±â½Ö±ØÀÚ¸ð¸àÆ®(electric dipole moment)À¸·Î ³ªÅ¸³½´Ù. \[ \mathbf{p} = q \mathbf{d} \] ¿©±â¼­ $\mathbf{d}$´Â À½ÀÇ ÀüÇϷκÎÅÍ ¾çÀÇ ÀüÇÏ¿¡ À̸£´Â º¯À§º¤ÅÍÀÌ´Ù. µû¶ó¼­ ½Ö±ØÀÚ¸ð¸àÆ®´Â ÀüÇÏ·®ÀÌ Å©°í, ¼­·Î ¶³¾îÁø °Å¸®°¡ ¸Ö¸é Å©°Ô ³ªÅ¸³­´Ù.

±âº»ÀûÀ¸·Î ½Ö±ØÀÚ¿¡ ÀÇÇÑ Àü±âÀåÀº ¾ç°ú À½ÀÇ °¢ ÀüÇÏ°¡ ¸¸µå´Â Àü±âÀåÀÇ ÇÕÀ¸·Î ÁÖ¾îÁö±â ¶§¹®¿¡ »õ·Î¿ï °ÍÀº ¾øÀ¸³ª ¼­·Î ¶³¾îÁø °Å¸® $d$°¡ ÁÙ¾îµé¸é¼­ ÀüÇÏ·® $q$°¡ ÀÌ¿¡ ¹Ýºñ·ÊÇÏ¿© Ä¿Áö´Â »óȲ¿¡¼­´Â ºñ±³Àû ´Ü¼øÇÑ ÇüÅ·ΠÁÖ¾îÁø´Ù. ½Ö±ØÀÚ¸ð¸àÆ® $p$°¡ ÀÏÁ¤Çϸ鼭 °ÅÀÇ °ø°£ÀÇ ÇÑ Á¡¿¡ µÎ ÀüÇÏ°¡ Á¸ÀçÇÏ´Â »óȲÀº °¡Àå ÀÌ»óÀûÀÎ ½Ö±ØÀÚ(Á¡½Ö±ØÀÚ)·Î¼­ ÀÌ°ÍÀÌ ¸¸µå´Â Àü±âÀåÀ» °è»êÇØ º¸ÀÚ.

¿ì¼± ¿øÁ¡¿¡ $-q$°¡, $\mathbf{d}$¿¡ $+q$°¡ ÀÖ´Â ½Ö±ØÀÚ($\mathbf{p}=q\mathbf{d}$)¿¡ ÀÇÇØ ¸¸µé¾îÁö´Â Àü±âÀåÀº, \[ \mathbf{E}(\mathbf{r}) = \frac{q}{4 \pi \varepsilon_0} \left[\frac{\mathbf{r}-\mathbf{d}}{|\mathbf{r}-\mathbf{d}|^3} - \frac{\mathbf{r}}{r^3}\right] \] ¿©±â¼­ ¿À¸¥ÂÊ Ã¹ Ç×À» ´ÙÀ½°ú °°ÀÌ ±Ù»ç½ÄÀ¸·Î ¾²¸é, \[ |\mathbf{r}-\mathbf{d}|^{-3} = [r^2 - 2 \mathbf{r} \cdot \mathbf{d} + d^2] ^{-3/2} = r^{-3} \left[1- \frac{ 2 \mathbf{r} \cdot \mathbf{d}}{r^2} + \frac{d^2}{r^2} \right]^{-3/2} = r^{-3} \left[ 1- \frac{ 3 \mathbf{r} \cdot \mathbf{d}}{r^2} + ... \right] \] ¿©±â¼­ ¸¸ÀÏ $\mathbf{p}$¸¦ ÀÏÁ¤ÇÏ°Ô ÇÏ´Â »óȲ¿¡¼­ $|\mathbf{d}|$¸¦ 0ÀÇ ±ØÇÑÀ¸·Î º¸³»¸é $\mathbf{r}$ Á¡¿¡¼­ÀÇ Àü±âÀåÀº \[ \mathbf{E} = \frac{1}{4 \pi \varepsilon_0} \frac{3(\mathbf{p}\cdot \mathbf{\hat{r}})\mathbf{\hat{r}}-\mathbf{p}}{r^3} \] ÀÌ´Ù. ÀÌ´Â ±âº»ÀûÀ¸·Î ½Ö±ØÀÚ°¡ ¸¸µå´Â Àü±âÀåÀÌ °Å¸®ÀÇ ¼¼Á¦°ö¿¡ ¹Ýºñ·ÊÇÏ¿© ÁÙ¾îµå´Â °ÍÀ» ¸»ÇÑ´Ù. µû¶ó¼­ Áß¼ºÀÇ ¹°Áú ¼Ó¿¡¼­ Çü¼ºµÇ´Â Àü±âÀåÀº ³»ºÎ¿¡¼­´Â Å©°Ô ³ªÅ¸³ª°Ô µÇÁö¸¸ ¹°ÁúÀ» ¹þ¾î³ª¸é ±× Å©±â°¡ ±Þ°ÝÇÏ°Ô ÁÙ¾îµé¾î ±¹¼ÒÀûÀÎ Àü±âÀûÀÎ ¼ºÁú¿¡ ÁÖ·Î ¿µÇâÀ» ¹ÌÄ£´Ù.

graphic

½Ö±ØÀÚ¿¡ ÀÇÇÑ Àü±âÀå_ °°Àº Å©±â·Î ´ëÀüµÈ ºÓÀº »öÀÇ + ÀüÇÏ¿Í Çª¸¥ »öÀÇ - ÀüÇÏ°¡ À§Ä¡¸¦ ´Þ¸®ÇÏ°í ÀÖÀ¸¸é¼­ ¸¸µå´Â Àü±âÀåÀ» º¸¿©ÁÖ°í ÀÖ´Ù. ÆíÀÇ»ó Àü±âÀåÀÇ ¹æÇ⸸ ³ªÅ¸³»¾úÀ¸¸ç È­¸é À§¸¦ Ŭ¸¯ÇÏ¸é ±× ÁöÁ¡¿¡¼­ÀÇ Àü±âÀåÀÇ ¹æÇâ°ú Å©±â¸¦ ³ì»ö È­»ìÇ¥·Î º¸¿©ÁØ´Ù. ÇÑÆí µÎ ÀüÇϸ¦ ¸¶¿ì½º·Î À̵¿½ÃÅ°¸é Àü±âÀåÀÌ ´Þ¶óÁö´Â °ÍÀ» °üÂûÇÒ ¼ö ÀÖ´Ù.

¿À¸¥Æí ±×¸²Àº ½Ö±ØÀÚ°¡ ¸¸µå´Â Àü±âÀåÀÇ ¹æÇâºÐÆ÷¸¦ º¸¿©ÁØ´Ù. Àü±âÀåÀº ¾çÀüÇÏ¿¡¼­ ³ª¿Í À½ÀüÇÏ·Î »¡·Á µé¾î°¡´Â ¹æÇâÀ¸·Î ²¿¸®¿¡ ²¿¸®¸¦ ¹°°í Çü¼ºµÈ´Ù. ¿©±â¼­ µÎ ÀüÇϸ¦ À̾îÁØ Ãà¿¡ ´ëÇØ È¸Àü´ëĪÀ¸·Î Àü±âÀåÀÌ Çü¼ºµÈ´Ù. °ø°£¿¡¼­ÀÇ Àü±âÀåÀÇ ºÐÆ÷´Â ¾Æ·¡ÀÇ 3D µµÇüÀ¸·Î °üÂûÇÒ ¼ö ÀÖ´Ù.

graphic

Àü±âÀåÀÇ °ø°£ºÐÆ÷_ + ÀüÇÏ¿Í - ÀüÇÏ°¡ À§Ä¡¸¦ ´Þ¸®ÇÏ°í ÀÖÀ» ¶§ÀÇ Àü±âÀåÀÇ °ø°£ºÐÆ÷¸¦ º¸¿©ÁØ´Ù. 'ÀüÇϼ±ÅÃ'À» ÅëÇؼ­ ´ÜÀÏ ÀüÇϳª °°Àº ºÎÈ£ÀÇ µÎ ÀüÇÏ°¡ ¸¸µå´Â Àü±âÀåµµ º¼ ¼ö ÀÖ´Ù.


_ ÀüÇÏ_ ´ëÀü



Copyright ¨Ï 1999~ physica.gnu.ac.kr All rights reserved